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氧化还原反应-无机化学.ppt 55页
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刘晓瑭无机化学2010级应用化学专业刘晓瑭E-mail：：Blog：/u/jlxt33/第七章氧化还原反应本章要求:理解氧化还原反应的有关概念，能较熟练地配平氧化还原反应方程式。理解标准电极电势的概念，并能用它来判断氧化剂和和还原剂的强弱、氧化还原反应进行的方向以及计算平衡常数。能利用能斯特方程式进行有关计算。了解化学电源与电解重点:电极电势和能斯特方程及其应用难点:能斯特方程课时:8目录7.1基本概念7.2电池反应的热力学7.3能斯特方程及其应用7.4化学电源与电解7.1基本概念7.1.1氧化与还原7.1.2原电池7.1.3电极电势和电动势1.氧化还原的定义氧化——失去电子的过程；还原——得到电子的过程；还原剂——失去电子的物质；氧化剂——得到电子的物质；氧化还原反应——有电子得失的反应。表示为：氧化还原反应的类型2.半反应一个氧化还原反应可分解为两个“半反应”。氧化还原反应Cu(s)+?O2(g)=CuO(s)氧化半反应Cu(s)?Cu2+(aq)+2e还原半反应?O2(g)+2e?O2-(aq)半反应的通式：半反应的书写先写出氧化型物质和还原型物质；然后通过加入介质离子、水和电子等，使半反应配平（见p254）3.氧化还原电对氧化还原反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu氧化半反应:Zn→Zn2++2e元素氧化数升高，氧化还原半反应:Cu2++2e→Cu元素氧化数降低，还原氧化还原电对：Zn2+/Zn，Cu2+/Cu例：（1）写出电对MnO4－/Mn2+的半反应式。答：MnO4－＋8H+＋5e→Mn2+＋4H2O（2）找出下列反应的氧化还原电对。 2MnO4－＋5H2O2＋6H+＝2Mn2+＋5O2↑＋8H2O答：分别为：MnO4－/Mn2+；O2/H2O24.元素的氧化数1970年国际纯粹和应用化学会(IUPAC)对氧化数(oxidationnumber)作了如下定义：氧化数——某元素一个原子所带的形式电荷数。原子的形式电荷数——可以通过如下假设而得到：把含该原子的化学键中的电子指定给电负性大的原子。元素的电负性——表示中原子吸引成键电子的能力。在周期表中，从左到右，元素的电负性增大，从上到下，元素的电负性减小。确定元素氧化数的规则化合价表示原子间的成键情况，化合价只能是不为零的整数。氧化数与原子间成键情况无关，氧化数有正有负，可以为零，还可以为分数。例如，在H2O2分子中，O的的氧化数为-1，是由于存在过氧链：H-O-O-H，但O的化合价还是2。例确定下列物质中S的氧化数：H2SO4、H2SO3、H2S2O3、S4O62－、H2S2O85.氧化还原反应的配平方法氧化数法离子电子法氧化数法适用于各种氧化还原反应的配平。离子电子法只限于水溶液中进行的反应(两个半反应中均必须有离子存在，否则不能用此法配平)。离子电子法的优点是不需要找出元素的氧化数，常用于半反应的配平。氧化数法配平步骤(1)写出反应物和生成物，将氧化数发生变化的元素先配平：KMnO4+2FeSO4+H2SO4?MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4(2)标出氧化数的变化情况：+5eKMnO4+2FeSO4+H2SO4?MnSO4+Fe2(SO4)3+K2SO4-2e例1：HClO3+P4?HCl+H3PO4离子电子法配平步骤7.1基本概念7.1.1氧化与还原7.1.2原电池7.1.3电极电势和电动势1.原电池装置铜锌原电池负极：ZnZn2++2e正极：Cu2++2eCu电池反应：Zn+Cu2+Zn2++Cu原电池组成与电池反应原电池的表示方法为了书面表达的方便，可以用电池符号表示原电池。电池符号的书写有如下规定：习惯上把负极写在左边，正极写在右边。电极物质用化学式表示。用“∣”表示相界面，用“‖”表示盐桥。处于同一溶液中的两种电极物质之间用“，”分隔。电极物质为溶液时要注明浓度，为气体时要注明分压。某些电极需加入惰性电极。单液电池有些原电池只有一个溶液，没有盐桥，称为单液电池。(-)Zn(s)?Zn2+(aq),Cl-(aq)?AgCl(s)?Ag(s)?Pt(+)测量溶液pH值的电池也是单液电池。2.常用氧化还原电极的类型3.电化学分支的形成（-）石墨∣H2∣KOH（aq）‖O2︱石墨（+）负极：2H2（g）+4OH－(aq）=4H2O（l）+4e正极：O2（g）＋2H2O（l）＋4e=4OH－（aq）电池总反应：2H2（g）＋O2（g）=4H2O（l）7.1基本概念7.1.1氧化与还原7.1.2原电池7.1.3电极电势和电动势疑问？在Cu-Zn原电池中，为什么检流计的指针只偏向一个方向，即电子由Zn传递给Cu2+，而不是从Cu传递给Zn2+？这是
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提问：级别：幼儿园来自：贵州省安顺市
回答数：7浏览数：
所有的配平方法有哪些？哪些最简单？
&提问时间： 19:48:09
最佳答案此答案已被选择为最佳答案，但并不代表问吧支持或赞同其观点
回答：级别：硕士研究生 12:40:55来自：贵州省贵阳市
1 有机物反应，先看H右下角的数字，而无机物先看O的数字，一般是奇数的配2，假如不够可以翻倍
2 碳氢化合物的燃烧，先看H、C，再看O，它的生成物一般为水和二氧化碳
3 配平的系数如果有公约数要约分为最简数
4 电荷平衡，对离子方程式 在离子方程式中，除了难溶物质、气体、水外，其它的都写成离子形式，SO，（1）让方程两端的电荷相等
（2）观察法去配平水、气体
5 还有一些不用配平，注意先计算再看是否需要配平
化学方程式的配平有多种方法：
1、观察法：这种方法对一些简单的方程式往往凑效。事实上就是有目的地凑数进行配平，也往往有奇偶法等的因素存在。这种方法对任何种类的方程式都可能用得着。
2、电荷平衡法：这种方法对离子方程式最有用。在离子方程式中，除了难溶物质、气体、水外，其它的都写成离子形式，首先让方程两端的电荷相等，再用观察法去配平水、气体等。这种方法一般不失手。但对氧化还原方程式却太好用。
3、氧化还原法：这种方法是针对氧化还原方程式来说的。在这里记住：“化合价升高失去氧化还原剂”。与之对应的是“化合价降低得到还原氧化剂”。具体用法是：
（1）在元素的化合价的变化的元素上部标出它的化合价，分清谁的升高，谁的降低。
（2）相同元素之间用线连起，找出并标上升高的电荷数或降低的电荷数。
（3）找最小公倍数，并分别乘在升高或降低的电荷数后。
（4）配平：把各自相乘的最小公倍数写在各自的化学式前（即系数）。并注意这些化合价变化的元素在化学变化前后是否相等，一般来说，如果不相等，是整倍数地差。
（5）配合观察法，将其它的确良如水、生成的不溶物等配平。
化学方程式的配平方法：
化学变化过程中，必然遵循质量守恒定律，即反应前后元素种类与原子个数相等。
常用的配平化学方程式的方法有：
（1）最小公倍数法：
在配平化学方程式时，观察反应前后出现”个数”较复杂的元素，先进行配平。先计算出反应前后该元素原子的最小公倍数，用填化学式前面化学计量数的方法，对该原子进行配平，然后观察配平其他元素的原子个数，致使化学反应中反应物与生成物的元素种类与原子个数都相等。
例如：教材介绍的配平方法，就是最小公倍数法。在P＋O2――P2O5反应中先配氧：最小公倍数为10，得化学计量数为5与2，P＋5O2――2P2O5；再配平磷原子，4P+5O2＝＝2P2O5。
（2）观察法：
通过对某物质的化学式分析来判断配平时化学计量数的方法。
例如：配平Fe2O3＋CO――Fe＋CO2。在反应中，每一个CO结合一个氧原子生成CO2分子，而Fe2O3则一次性提供三个氧原子，因而必须由三个CO分子来接受这三个氧原子，生成三个CO2分子即Fe2O3＋3CO――Fe＋3CO2，最后配平方程式Fe2O3＋3CO＝＝2Fe＋3CO2，这种配平方法是通过观察分析Fe2O3化学式中的氧原子个数来决定CO的化学计量数的，故称为观察法。
（3）奇数变偶数法：
选择反应前后化学式中原子个数为一奇一偶的元素作配平起点，将奇数变成偶数，然后再配平其他元素原子的方法称为奇数变偶数法。
例如：甲烷（CH4）燃烧方程式的配平，就可以采用奇数变偶数法：CH4＋O2――H2O＋CO2，反应前O2中氧原子为偶数，而反应后H2O中氧原子个数为奇数，先将H2O前配以2将氧原子个数由奇数变为偶数：CH4＋O2――2H2O＋CO2，再配平其他元素的原子：CH4＋2O2＝＝2H2O＋CO2。
（4）归一法：
找到化学方程式中关键的化学式，定其化学式前计量数为1，然后根据关键化学式去配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数，再将各计量数同乘以同一整数，化分数为整数，这种先定关键化学式计量数为1的配平方法，称为归一法。
例如：甲醇（CH3OH）燃烧化学方程式配平可采用此法：CH3OH＋O2――H2O＋CO2，显然决定生成H2O与CO2的多少的关键是甲醇的组成，因而定其计量数为1，这样可得其燃烧后生成H2O与CO2的分子个数：CH3OH＋O2――2H2O＋CO2。然后配平氧原子：CH3OH＋3/2O2===2H2O＋CO2，将各计量数同乘以2化分为整数：2CH3OH＋3O2＝＝4H2O＋2CO2。
需要注意的是，不论用何种方法配平化学方程式，只能改动化学式前面的化学计量数，而决不能改动化学式中元素右下角的数字。因为改动元素符号右下角的数字即意味着改动反应物与生成物的组成，就可能出现根本不存在的物质或改变了原有化学变化的反应物或生成物，出现根本不存在的化学变化。
化学方程式的配平是一个重点内容，也是一个难点。初中阶段常用的化学方程式配平的方法主要有：观察法、最小公倍数法、奇数配偶法等。下面我们再介绍一种配平化学方程式的方法��分数法。
分数法配平化学方程式的步骤是：
（1）首先在单质存在的一边中，选定一个比较复杂的化学式，假定此化学式的系数为1。
（2）在其他化学式前面分别配上一个适当的系数（可以是分数），把除单质元素以外的其他元素的原子数目配平。
（3）然后，在单质化学式前面配上适当的系数（可以是分数），把单质元素的原子数目配平。
（4）最后，把方程式中各化学式前的系数同时扩大适当的倍数，去掉各系数的分母，化学方程式就配平了。
提问者对答案的评价：
回答：级别：幼儿园 14:15:01来自：湖北省天门市
跟踪追击法
　　尽量使所配数字最小，然后方程两边来回配平．
回答：级别：七年级 20:26:36来自：江苏省盐城市
观察法最简单，但须背
回答：级别：二年级 21:15:05来自：陕西省
看离子化合价的变化规律
KMnO4+HCl(浓)=KCl+MnCl2+Cl2+H2O
（高锰酸钾+浓盐酸=氯化钾+二氯化锰+氯气+水）
这个有两个方法
第一观察法，这个比较难掌握，没固定公式，看个人水平，我自己总结的
你看这个方程式，先从高锰酸钾下手，高锰酸钾的氧是偶数个，所以生成物的水必要配偶数，也就是说生成物里的HCl必须满足“偶数个H”的条件（不懂我也没办法）然后，盐酸既然配了偶数，则Cl必为偶数，看生成物那里，要使总数成为偶数，KCl必须陪偶数，试着配一个2先，则高锰酸钾配2，所以Mn在反应物里有2个，二氯化锰也配2，高锰酸钾这时候有8个氧，所以水配8，所以有16个H生成，所以HCl配16，即有16个Cl所以氯气配5（因为这时候二氯化锰配了2就是有了4个氯，KCl有2个氯，所以氯气有10个Cl即5分子的氯气）
怎么样，懂吗？
第二个方法就是化合价的升降法
看这个方程式的各个化合物，如果你不知道什么叫化合价那算了
先看高锰酸钾，这里Mn是+7价，在二氯化锰里却是+2价
所以Mn：+7→+2---少了5个电子
再看氯原子，在氯化钾和二氯化锰里化合价都没变，只有氯气里从-1价变为0价
所以Cl：-1→0---多了一个电子
我们设有x分子的Mn少了5个电子，即减少了5x份的电子，设y分子的氯气多了1个电子，因为一个氯气分子里有2个氯原子，所以一共升高2y份的电子
即 5x=2y所以x、y的最简比就是2：5
然后把2代到原有的高锰酸钾或生成的二氯化锰里面去（锰的来源或生成），把5代到氯气里（因为只有它的氯的化合价是变了的），以后的应该就懂了吧，高锰酸钾和二氯化锰还有氯气的都出来了，其他的还不懂你就太不应该了
回答：级别：八年级 02:29:54来自：湖北省咸宁市
最简单的方法有三种：一观察二电子守恒三待定系数
回答：级别：幼儿园 15:23:02来自：河南省开封市
掌握了用着很方便.待定系数也很重要
回答：级别：幼儿园 21:25:49来自：安徽省芜湖市
遵循升高价数与降低价数相同的原则
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
Fe化合价为0 Cu2+ SO4 2-
等式右边Fe2+ SO4 2- Cu 0
能发现Fe 化合价升高2价
Cu化合价降低2价
两边电子数相同 系数为一
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解：I．A．碱有腐蚀性，如果将碱沾到皮肤上时，应立即用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液，故A正确；B．制备氢氧化铁胶体时，应向20mL沸水中逐滴滴加1～2mL饱和的氯化铁溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，就得到氯化铁胶体，故B正确；C．pH试纸不能用水事先湿润，否则易形成误差，故C错误；D．浓硝酸具有强氧化性，能腐蚀橡胶，不能用橡胶塞，且浓硝酸见光易分解，所以浓硝酸应保存在带玻璃塞的棕色细口试剂瓶中，故D错误；E．AgNO3溶液中含重金属银离子，重金属盐能使蛋白质变性，故E错误；F．进行中和热测定时，为保证实验准确性，应防止热量散失，碱液略过量，多次测量求平均值，不能用铜质搅拌棒搅拌，应用玻璃搅拌棒，故F错误；故选AB；II．（1）将样品溶于盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成易溶于水的氯化钙和水，氧化钙和盐酸反应生成氯化钙和水，氧化铝和盐酸反应生成易溶于水的氯化铝和水，氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，二氧化硅和盐酸不反应，沉淀物主要是SiO2，故答案为：SiO2；（2）（NH4）2C2O4+CaCl2=CaC2O4↓+2NH4Cl，加饱和的&（NH4）2C2O4&溶液可将Ca2+充分反应，沉淀完全，故答案为：保持较大的C2O42-离子浓度，使Ca2+沉淀完全；（3）草酸钙的溶解平衡为：CaC2O4（s）?Ca2+（aq）+C2O42-（aq），用0.1%草酸铵溶液洗涤沉淀，再用冷的蒸馏水洗涤，可降低CaC2O4在水中的溶解度，减少沉淀的损失，降低实验误差，故答案为：降低CaC2O4在水中的溶解度，减少沉淀的损失，降低实验误差；（4）高锰酸钾与草酸发生氧化还原反应，反应的离子方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO4-5mol&&&&&5mol&&&& 2mol&n&&&&&&&&&&&&&&&&&Cmol/L×V×10-3L&& n=2.5CV×10-3mol，则m（CaO）=2.5CV×10-3mol×56g/mol=0.14CVg，m&g样品中含氧化钙为：0.14CVm或14CVm%；故答案为：0.14CVm或14CVm%．
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I．下列实验操作、试剂保存方法和实验室事故处理，一定正确的是____（填序号）．A．不慎将浓碱液沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上硼酸溶液B．制备氢氧化铁胶体时，应向沸水中逐滴滴加1～2mL饱和...
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2化学实验中的安全意识是重要的科学素质，下列实验操作或事故处理中，不正确的是（　　）
3下列操作错误的是（　　）
欢迎来到乐乐题库，查看习题“I．下列实验操作、试剂保存方法和实验室事故处理，一定正确的是____（填序号）．A．不慎将浓碱液沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上硼酸溶液B．制备氢氧化铁胶体时，应向沸水中逐滴滴加1～2mL饱和的FeC13溶液，并继续加热到液体呈透明的红褐色为止C．测定溶液的pH时，用洁净、干燥的玻璃棒蘸取溶液滴在用蒸馏水湿润过的pH试纸上，并与标准比色卡比较D．实验室中，浓硝酸保存在带橡胶塞的棕色细口试剂瓶中E．除去蛋白质溶液中混有的NaC1，可以先加入AgNO3溶液，然后过滤F．在进行反应热测定时，为保证实验的准确性，我们可以采取以下具体措施：使用碎泡沫以起到隔热保温的作用、使用铜质搅拌棒进行搅拌、使用的酸碱正好反应、进行两到三次实验，取平均值II．石灰石的主要成分是碳酸钙，含氧化钙约40～50%，较好的石灰石含CaO约45～53%．此外还有SiO2、Fe2O3、Al2O3及MgO等杂质．测定石灰石中钙的含量时将样品溶于盐酸，加入草酸铵溶液，在中性或碱性介质中生成难溶的草酸钙沉淀（CaC2O4oH2O），将所得沉淀过滤、洗净，用硫酸溶解，用标准高锰酸钾溶液滴定生成的草酸，通过钙与草酸的定量关系，间接求出钙的含量．涉及的化学反应为：H2C2O4+MnO4-+H+→Mn2++CO2↑+H2O（未配平）．CaC2O4沉淀颗粒细小，易沾污，难于过滤．为了得到纯净而粗大的结晶，通常在含Ca2+的酸性溶液中加入饱和（NH4）2C2O4，由于C2O42-浓度很低，而不能生成沉淀，此时向溶液中滴加氨水，溶液中C2O42-浓度慢慢增大，可以获得颗粒比较粗大的CaC2O4沉淀．沉淀完毕后，pH应在3.5～4.5，这样可避免其他难溶钙盐析出，又不使CaC2O4溶解度太大．根据以上材料回答下列问题：（1）样品溶于盐酸后得到的沉淀物主要是____（2）沉淀CaC2O4要加入沉淀剂饱和的（NH4）2C2O4溶液，为什么？____（3）工业中通常先用0.1%草酸铵溶液洗涤沉淀，再用冷的蒸馏水洗涤，其目的是：____（4）若开始用去mg样品，最后滴定用去浓度为cmol/L的KMnO4溶液VmL，推出CaO含量与KMnO4的定量计算关系．ω%=____．”的答案、考点梳理，并查找与习题“I．下列实验操作、试剂保存方法和实验室事故处理，一定正确的是____（填序号）．A．不慎将浓碱液沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上硼酸溶液B．制备氢氧化铁胶体时，应向沸水中逐滴滴加1～2mL饱和的FeC13溶液，并继续加热到液体呈透明的红褐色为止C．测定溶液的pH时，用洁净、干燥的玻璃棒蘸取溶液滴在用蒸馏水湿润过的pH试纸上，并与标准比色卡比较D．实验室中，浓硝酸保存在带橡胶塞的棕色细口试剂瓶中E．除去蛋白质溶液中混有的NaC1，可以先加入AgNO3溶液，然后过滤F．在进行反应热测定时，为保证实验的准确性，我们可以采取以下具体措施：使用碎泡沫以起到隔热保温的作用、使用铜质搅拌棒进行搅拌、使用的酸碱正好反应、进行两到三次实验，取平均值II．石灰石的主要成分是碳酸钙，含氧化钙约40～50%，较好的石灰石含CaO约45～53%．此外还有SiO2、Fe2O3、Al2O3及MgO等杂质．测定石灰石中钙的含量时将样品溶于盐酸，加入草酸铵溶液，在中性或碱性介质中生成难溶的草酸钙沉淀（CaC2O4oH2O），将所得沉淀过滤、洗净，用硫酸溶解，用标准高锰酸钾溶液滴定生成的草酸，通过钙与草酸的定量关系，间接求出钙的含量．涉及的化学反应为：H2C2O4+MnO4-+H+→Mn2++CO2↑+H2O（未配平）．CaC2O4沉淀颗粒细小，易沾污，难于过滤．为了得到纯净而粗大的结晶，通常在含Ca2+的酸性溶液中加入饱和（NH4）2C2O4，由于C2O42-浓度很低，而不能生成沉淀，此时向溶液中滴加氨水，溶液中C2O42-浓度慢慢增大，可以获得颗粒比较粗大的CaC2O4沉淀．沉淀完毕后，pH应在3.5～4.5，这样可避免其他难溶钙盐析出，又不使CaC2O4溶解度太大．根据以上材料回答下列问题：（1）样品溶于盐酸后得到的沉淀物主要是____（2）沉淀CaC2O4要加入沉淀剂饱和的（NH4）2C2O4溶液，为什么？____（3）工业中通常先用0.1%草酸铵溶液洗涤沉淀，再用冷的蒸馏水洗涤，其目的是：____（4）若开始用去mg样品，最后滴定用去浓度为cmol/L的KMnO4溶液VmL，推出CaO含量与KMnO4的定量计算关系．ω%=____．”相似的习题。高中化学 COOCO.因你而专业 ！
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（1）水消毒用的K2FeO4可用下列反应制备，请配平：□Fe2O3+□KNO3+□KOH→□K2FeO4+□KNO2+□H2O。（2）用高铁酸钾（K2FeO4）处理来自河流湖泊的水以作为人们生活的饮用水，这是一项较新技术。下列叙述中正确的是 （）。①K2FeO4溶液有强酸性　②K2FeO4有强氧化性 ③K2FeO4可使水软化& ④该过程中水被消毒和净化A．①③& B．③④& C．①②& D．②④
D【试题分析】本题以K2FeO4为切入点，多角度考查了同学们应用知识的能力。（1）题设反应中铁元素的化合价升高了2×3，氮元素的化合价降低了1×2；根据氧化还原反应中元素化合价升降相等的规则，配平化学方程式中各物质的化学计量数依次为1、3、4、2、3、2。（2）根据高铁酸钾的化学式可知其中铁元素的化合价为+6，显然K2FeO4具有强氧化性，能氧化细菌（消毒）；高价态铁又易转化为Fe3+，Fe3+水解生成的Fe（OH）3可用于水的净化。故答案为D。
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